Verilog always块陷阱与FPGA设计关键

在FPGA基础课程中，理解如何使用always块是关键环节。always块在Verilog HDL（Hardware Description Language）中扮演着核心角色，特别是在描述时序逻辑和触发器行为。首先，值得注意的是，always块可以与特定事件相关，如带有'posedge'或'negedge'的关键字，这些关键字指示触发事件为时钟的上升沿或下降沿。如果没有这些关键字，always块通常表示组合逻辑，或者是电平敏感的锁存器，这两种情况下的触发条件取决于信号的电平变化。 Verilog HDL是一种专门用于硬件设计的高级编程语言，它的特点是具有高度的抽象性和描述性。它允许设计师在不同的抽象层次上描述电路，包括电路的连接、功能、时序行为以及并行处理能力。Verilog起源于C语言，易于学习，而VHDL则起源于更严谨的ADA语言，尽管学习曲线相对较高，但VHDL的标准化较早，有IEEE1706-1985标准作为依据。 在Verilog的历史中，GDA公司的Phil Moorby是其主要创始人之一，他于1983年创建了Verilog，并在后续几年内开发出仿真器和优化算法。1990年，Cadence公司收购了GDA，推动了Verilog语言的进一步发展。1991年，Cadence发表了Verilog并成立了OVI组织，随后在1995年发布了IEEE1364标准，确立了Verilog HDL的官方地位。 Verilog的应用广泛，不仅适用于ASIC和FPGA工程师编写可综合的RTL（Register Transfer Level）代码，还在系统仿真、测试程序编写和系统结构开发中发挥作用。例如，通过always块，我们可以实现像边沿触发型D触发器这样的基本模块，该模块会在时钟上升沿到来时更新输出状态，这在FPGA设计中用于存储和传递数据。 在编程中，模块（module）是描述硬件组件的重要结构，它可以代表物理器件、逻辑单元甚至整个系统。每个模块都有输入和输出端口，内部包含描述其行为的always块和其他逻辑元素。通过模块化设计，工程师可以将复杂系统分解为更易于管理和复用的独立部分。 总结来说，理解如何正确使用always块以及其在Verilog HDL中的作用，对于FPGA设计者而言至关重要。这涉及到时序逻辑的设计、触发器的实现以及利用模块化思想构建可复用的硬件描述。同时，了解Verilog的历史和标准背景，有助于更好地利用这一工具进行实际的硬件设计和验证工作。